Цифровой термометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК И 9 511 4 С 01 К 7/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ хническии инст мсомол и Кла СССР 1984.е анало- темпера 7, с. 54,ельст 7/32 ров В(57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить достоверность результата путем автоматического контроля соответствия параметровиспользуемого термопреобразователятребуемым значениям, Цифровой термометр содержит преобразователь 7 напряжение - код, фильтр 6 нижних частот,преобразователь 8 код - ток, схему16 сравнения кодов, преобразователь14 ток - код, сигнализатор 18, цифровой индикатор 15, первый и второйрезисторы 4 и 5, 5 ил.Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры контактным методом с помощью термопреобразовате 5 лей с. частотным выходным сигналом (например, пьеэокварцввых).Цель изобретения - повышение дос, товерности результата измерения путем автоматического контроля соответ ствия параметров используемого термопреобразователя требуемым значениям.На Фиг.1 изображена схема цифрово" го термометра; на фиг.2 - вариант выполнения первой схемы разделения 15 частот; на фиг,З - вариант выполнения второй схемы разделения частот; на фиг.4 - схема преобразователя частоты в значение измеряемой температуры; на фиг.5 - схема подключения 20 сменного элемента.Цифровой термометр содержит термочувствительный кварцевый резонатор (ТКР) 1, включенный посредством первичного канала 2 связи в частотно задающую цепь генератора 3, первый (идентифицирующий) резистор 4, включенный параллельно вывоДам ТКР 1, второй резистор 5, Фильтр 6 нижних частот, преобразователь напряжение - 30 код 7; преобразователь 8 код - ток,первую схему 9 разделения частот, стабилизатор 1 О напряжения, вторичный канал 11 связи, вторую схему 12 разделения частот,.преобразователь 13 35 частоты в значение измеряемой температуры, преобразователь 14 ток - код, цифровой индикатор 15, схему 16 срав - нения кодов, сменный элемент 17 и сигнализатор 18. 40Выводы 19 - 21 первой схемы 9 разделения частот соединены соответственно с земляной шиной, с выходом генератора 3 и выходом преобразователя 8 код - ток. 45 Выводы 22 - 24 второй схемы 12 разделения частот соединены соответственно с входами преобразователя 13 частоты в значение измеряемой температуры и преобразователя ток - код.Первая схема 9 разделения частот выполнена на пассивных ЬС-элементах и содержит конденсатор 25, включенный между выводами 19 и 21, конденсатор 26, включенный между выводом 20 и первым проводом вторичного канала 11 связи, не соединенным с земляной шиной, и индуктивность 27, включенную между выводами конденсаторов 25 и 26.Вторая схема 12 разделения частот содержит конденсатор 28, включенный между первым проводом вторичного канала 11 линии связи и выводом 23, конденсатор 29, включенный между выводами 22 и 24, и индуктивность ЗО, включенную между выводами конденсаторов.Генератор 3 может быть выполнен по стандартной схеме, при этом он должен иметь большое входное сопротивление. При наличии генератора с небольшим входным сопротивлением на входе .генератора следует включить конденсаторВ качестве стабилизатора 10 напряжения, фильтра 6 низких частот, преобразователя 7 напряжение - код, преобразователя 8 код - ток, преобразователя 14 ток - код, схемы 16 сравнения кодов используются типовые элементы, выполненные при необходимости в микроэлектронном исполнении.Преобразователь 13 частоты в значение измеряемой температуры может быть выполнен по типовой схеме, содержащей ключ 31, опорный кварцевый генератор 32, делитель 33 частоты базы времени с выводами 34 для подключения части выводов сменного элемента 17, счетчик 35 результата с измерительным входом, выводами 36 для подключения части выводов сменного элемента 17 и выводами в индикаторный регистр 37, цифровой индикатор 38 кода значения измеряемой темтемпературы.В качестве сменного элемента 17 может быть использовано наборное поле из коммутирующих элементов (переключателей или тумблера), ответная часть распаянного разъема или постоянное запоминающее устройство, часть выводов которого подключена к входам 36 счетчика 35 результата измерения, входящего в состав преобразователя 13 (дискретная коррекция технологического разброса термочастотной характеристики ТКР по номинальной частоте), часть выводов подключена к выводам 34 делителя 33 частоты базы времени, входящего в состав преобра" эователя 13 (дискретная коррекция технологического разброса ТКР по крутизне), а дополнительные выводы подключены к входам схемы 16 сравнения31 ц 5кодов (параллельный код, соответствующий идентифицирующему сигнапу,образованному на выходе ТКР).На фиг.5 изображен вариант выполнения сменного элемента 17 в виде наборного поля из коммутирующих элементов, содержащего коммутирующие элементы 39, которые подключены к выводам 36 триггеров соответствующих декад счетчика 35 результата. Черезкоммутирующие элементы 39, корректирующие номинальную частоту ТКР, осуществляется сброс счетчика результата в заданное коммутирующими элементами 39 состояние "Предустановкасчетчика результата, реализуемое по-.дачей, определяемого технической документацией для выбранной интегральной схемы счетчика, импульса "Сброс".Наборное поле сменного элемента 17также содержит коммутирующие элементы 40, которые подключены к выводам34 триггеров делителей 33 частоты базы времени. Через коммутирующие элементы 40 делителя 33 частоты базывремени, корректирующие крутизну ТКР,осуществляется подача на ключ (селектор) 31 опорного сигнала кварцевогогенератора 32, что задает базу времени цифрового термометра, Кроме того,наборное поле сменного элемента 17содержит коммутирующие элементы 41(дополнительные выводы сменного элемента 17), которые подключены к выводам схемы 16 сравнения кодов. Такимобразом, сменный элемент 17 и схема16 сравнения кодов соединены четырьмялиниями, что позволяет идентифицировать в двоичном коде 10 термочувствительных кварцевых резонаторов, на"ходящихся на исследуемом объекте.Цифровой термометр работает следующим образом,Напряжение питания на стабилизатор 10 напряжения, генератор 3 и преобразователи 7 и 8 подается от источника питания термометра.(на фиг.1 показана шина -Б.) через преобразователь 14 ток - код, вторую схему 121разделения частот, вторичный канал11 связи и первую схему 9 разделениячастот. Питание генератора 3 от делителя напряжения на резисторах 4 и5 осуществляется от стабилизатора 10напряжения, а питание преобразователей 7 и 8 может осуществляться илинепосредственно с выводов 21 схемы 9, Частотный сигнал ТКР 1, пропорциональный измеряемой температуре среды в которой размещен ТКР, с выхода генератора 3 поступает через первую схему 9 разделения частот, вторичный канал 11 связи и вторую схему 12 разделения частот на вход преобразовате 20 ля 13 частоты в значение измеряемойтемпературы. Наряду с частотным сигналом, частота которого пропорциональна.измеряемой температуре, на выходе ТКР 1 при помощи делителя напряжения на резисторах 4 и 5, подключен 25 ного к стабилизатору 10 напряжения, 30формируется напряжение постоянноготока, значение которого однозначно.идентифицирует данный ТКР. Значениясопротивлений резисторов 4 и 5 выбирают высокоомными, чтобы не нагруЗ 5 жать ТКР 1 и стабилизатор 1 О напряжения. В то же время несколько значений сопротивлений первого резистора4, однозначно определяющего данныйТКР, выбирают сильно отличающимися 40друг от друга. Образованный делителемнапряжения на резисторах 4 и 5 иден-,тифицирующий сигнал напряжения постоянного тока, уровень которого однозначно определяет данный ТКР, посту пает на фильтр 6 низких частот, который задерживает высокочастотныйсигнал ТКР 1, направляющийся в схемугенератора 3. Из фильтра 6 идентифицирующий сигнал поступает в преобразователь 7 напряжения - код, а изпоследнего - в преобразователь 8код - ток, величина выходного сопротивления которого однозначно связанас входным кодом (в простейшем случае 55 преобразователь код - ток может бытьвыполнен в виде ключей, которые коммутируют выходные нагруэочные резисторы). 52 Л 5или с выхода стабилизатора 10 напряжения (цепи питания преобразователей7 и 8, а также преобразователь 13 5 частоты в значение измеряемой температуры, схема 16 сравнения кодов ицифровой индикатор 15 на фиг.1 не показаны).Преобразователь ток - код, имею щий низкое входное сопротивление,формирует на своих входах код, пропорциональный току, потребляемому генератором 3, преобразователями 7 и 8и делителем напряжения на резисторах 15 4 и 5.15 14552Так как величина выходного сопротивления преобразователя 8 однозначжо связана с сигналом с выхода дели". геля напряжения на резисторах 4 и 5 и преобразователь 8 подключен к ис" точнику питания через преобразователь ток - код, то и ток,протекающий через преобразователь 14 ток - код акже будет однозначно связан с сиг алом с выхода делителя и будет изметься при изменении выходного сопроивления преобразователя 8 код - ток. ри этом на выходах преобразователя 14 ток - код образуется параллельный 1 Б од однозначно идентифицирующий данТКР. Этот параллельный код постуает на входы схемы 16 сравнения коов, на другие входы которой поступат параллельный код сменного элемен а 17, соответствующий данному ТКР.При совпадении параллельных кодов, оступающих на схему 16 сравнения ключенный на выходе последней сигнаэатор 18 показывает, что установенный на объекте (недоступный оператору) ТКР 1 и установленный во вторичном приборе сменныф элемент 17, ранее настроенный в процессе юстировки циФрового термометра, соответст- З 0 вуют друг другу. В противном случае сигнализатор 18 показывает, что установленный на объекте ТКР 1 и ошибочно установленный во вторичном приборе сменный элемент 17 не соответст- зБ вуют друг другу. При этом сменный элемент 17 заменяется другими, причем процедура замены повторяется до появления соответствующего сигнала от сигнализатора 18. Для облегчения 40 работы оператора параллельный код с выхода преобразователя 14 ток - код поступает, кроме входов схемы 16 сравнения, также на цифровой индикатор 15, который индицирует код номе ра конкретного ТКР, находящегося на объекте. Формула изобретения 50 Цифровой термометр, содержащий термочувствительный кварцевый резона 45 6тор, выводы которого через первичныйканал связи подключены к частотноопределяющему входу и общему выводугенератора, соединенному с землянойшиной термометра, стабилизатор напряжения, выход которого подключен к питающей шине и общему выводу генератора, преобразователь частоты в эначе"ние измеряемой температуры, соединенный с выходами сменного элемента,вторичный канал связи, вход которогосоединен с выходом первой схемы разделения частот, а выход подключен квходу второй схемы разделения частот,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения достоверности результата измерения, в него введеныпреобразователь напряжение - код,Фильтр низких частот, преобразова"тель код - ток, схема сравнения кодов, преобразователь ток - код, сигнализатор, цифровой индикатор, первый и второй резисторы, включенныесоответственно между выводами термо"чувствительного кварцевого резонатора и между питающим и частото-определяющим входом генератора, соединенным через фильтр низких частот с первым входом преобразователя напряжения - код, второй вход которого сое"динен с общим выводом генератора, авыход подключен к входу преобразователя код - ток, включенного междувходом стабилизатора напряжения и общим выводом генератора, соединеннымисоответственно с первым и вторым выводами первой схемы разделения час"тот, третий вывод которой соединен свыходом генератора, при этом первыйи второй выводы второй схемы разделения частот соединены с входом преобразователя частоты в значение измеряемой температуры, а третий выводподключен к источнику питания термометра через преобразователь ток -код, выходы которого соединены с входами цифрового индикатора и первымивходами схемы сравнения, вторые входы которой соединены с дополнительными выходами сменного элемента, а вы"ход подключен к сигналиэатору.1455245 е В.Куликовргентал Корректор С,Черни Рев Редакт Подписноеобретениям и отРаушская наб.,О Тираж 573арственного комитета по 113035, Москва, Жод, ул. Проектная,р пзнодственно-полиграфическое предпри г Заказ 744ВНИИПИ Го Составител Техред М.М крытиям при ГКНТ СССРд, 4/5